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文档简介
光电编码器能将角位移或线位移信息经过光电转换变成数字量,具有分辨率高,可靠性好,抗干扰能力强,应用范围广等优点。光电编码器可分为增量式编码器和绝对式编码器。 一增量式编码器 1原理,上一节,增量式编码器的原理是光栅的莫尔条纹。形成莫尔条纹必须由两块栅距相等的光栅组成(w1=w2),如图3.3.21所示。,2结构 1)光源,3.3.2 光电编码器,光源一般采用近红外发光二极管,此类LED动态响应快,使用寿命长,发光峰值波长为0.94,与所使用的光电信息转换器件峰值波长相近,外形尺寸为直径2mm,长度5mm,和环氧树脂透镜封装在一起。,主光栅盘安装在转动轴上,与被测轴连接作同步转动,指示光栅一般不使用整块光栅盘,而是使用光栅的一角,但栅距与主光栅相同。,2)光栅盘,3)光电信息转换器件,4)机械结构,光电信息转换器件,也叫光电接收器,一般使用光敏二极管或光敏三极管,与LED的峰值波长匹配。实用上一般使用一对光电接收器,放置间距调整到莫尔条纹间距的四分之一,这样两光电接收器输出的信号相位差正好是900。,安装光栅盘的 转轴通过滚珠轴承与机械外壳连接,外壳由金属封闭,以防电磁场的干扰,实际应用时固定编码器外壳,转动轴与被测轴连接即可。,3增量式编码器的应用 1)精确测量角度和角位移; 2)精确测量转速; 3)测量线速度,由测量转速间接求得; 4)测量线性位移,由测量角位移间接求得。,4信号处理电路 信号处理电路框图如图3.3.22所示。,当光栅盘转动时,光电接收器输出近似的正弦信号,经放大后由施密特比较器进行整形。辨向电路如图3.3.23所示。如编码器正转,则 V1的相位超前900,V0输出为“1”,控制可逆计数器做加法计数,反之则V2的相位超前900 ,V0输出为“0”, 控制可逆计数器做减法计数。,3.3.2 光电编码器,二绝对式编码器 1原理 将光学码盘进行绝对式编码,用透光和不透光表示二进制代码的“1”和“0”,编码方式按二进制码或循环码等规律进行。 2二进制编码方式 将码盘加工成数个码道,每个码道有黑白分明的码字组成,外层码道代表二进制的最低位,最里面的码道代表二进制的最高位,码字的排列按二进制规律进行,图3.3.24为一个由五个码道组成的二进制码盘,图3.3.25是编码表及展开图。二进制码盘的码道数n和码道编码容量M之间关系为: M2 n 角度分辨率与码道数n间的关系为 360 o/M360 o/2 n 对应于五个码道,360/M360/2 511.25 o 。对于21个码道,0。68”。,3.3.2 光电编码器,3循环码编码方式 循环码编码的形式有格雷码,周期码,反射码等。循环码盘的特点是相邻的两组数码之间只有一位是变化的。因此,即使制作和安装不准,产生的误差最多也不会超过读数的最低位的单位量。任何一位产生延迟或提前进位,产生的误差也只能是“1”。 图3.3.26是一种典型的格雷码图案,有五个码道构成,图3.3.27是相应的编码表和展开图,其中黑线代表“0”,白线代表“1”。,循环码的另一个特点是最外层的码字宽比二进制的大一倍,这对减少多码道的码盘直径、光源和光电转换器件的安装调整都带来方便。循环码的缺点是没有固定的权,故很难阅读和计算,实际应用时需将循环码转换成二进制码。 从表3.3.21可以看出,高位二种码的取值相同,用C表示二进制,R表示循环码,i表示码道数,I1,代表最里层(高位)的码道。,4绝对式编码器的结构 绝对式编码器由光源、码盘、光电信息转换器件、电路和机械结构组成。 在基体上形成透明和不透明码区的循环码盘,其制成方法是利用一个精密设计制造的母码盘,通过光刻方法复制生产出使用的码盘,码盘的制造精度直接影响编码器的输出精度。 绝对式编码器的内部结构如图3.3.28所示。,3.3.2 光电编码器,5绝对式编码器的特点 1)能反映被测值(角度,位移等)的绝对值,也能测出变化量的相对值(读出初始值和终值),不怕掉电。 2)如测量值大于360度,则需要用二个码盘,由齿轮精确传动,使大码盘转一周,小码盘转一个单位(1位)。这样,只要读出大码盘和小码盘的值,就可测出较大
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